稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体及其制备方法，其制备方法包括：选择基底，并清洗；根据膜层设计，选择M源、R源和Fe源靶材，在所述的基底上交替镀制膜层，得到中间体；其中，M为Ba、Sr或Pb，R为稀土元素；将所述的中间体热处理，得到稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体；其中，所述的膜层包括至少一个单元膜层，所述的单元膜层包括M层、R层和Fe层。本发明专利技术可以仅用三种靶材，既可制备任意化学计量比的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体，可以节省实验或生产成本。

【技术实现步骤摘要】
稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体及其制备方法
本专利技术涉及一种铁氧体及其制备方法，特别是涉及一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体及其制备方法。
技术介绍
稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的化学方程式是M1-xRx+yFe12-yO19，其中M为Ba、Sr、Pb中的一种，R为稀土掺杂元素中的一种，0<x<1,0<y<12。目前的技术在制备磁铅石型六角铁氧体膜层材料过程中，首先将三种金属元素按需要的化学计量比烧结成相应材料的靶材，然后通过溅射的方法沉积镀膜，若三种元素中某一种或两种元素含量发生变化时，需要重新制备相应配方的靶材，靶材的制备需要消耗大量的成本，且靶材往往不能完全利用，形成浪费。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种新型的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体及其制备方法，所要解决的技术问题是使其节省实验或生产成本，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其包括：选择基底，并清洗；根据膜层设计，选择M源、R源和Fe源靶材，在所述的基底上交替镀制膜层，得到中间体；其中，M为Ba、Sr或Pb，R为稀土元素；将所述的中间体热处理，得到稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体；其中，所述的膜层包括至少一个单元膜层，所述的单元膜层包括M层、R层和Fe层。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其中所述的基底为耐高温材料，为石英玻璃、蓝宝石或单晶硅。优选的，前述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其中所述的Fe源为Fe、FeO、Fe2O3或Fe3O4。优选的，前述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其中所述的M为Ba时，M源为Ba、BaO、BaCO3或BaF2；所述的M为Sr时，M源为Sr、SrO、SrCO3或SrF2；所述的M为Pb时，M源为Pb、PbO、PbCO3或PbF2。优选的，前述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其中所述的R源为稀土的单质、氧化物或碳酸盐。优选的，前述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其中所述的膜层中，M元素和Fe元素的摩尔比为1:13-2:11；R元素和M元素的摩尔比大于0:1，并小于1:1。优选的，前述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其中所述的Fe层的厚度为0.1-100nm。优选的，前述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其中所述的热处理的温度为600-1000℃，热处理的时间为2-24h，热处理的氛围为大气氛围或氧气氛围。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体，由前述的方法制备而得，其包括：基底；铁氧体膜层，附着在所述的基底上。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体，其中所述的铁氧体膜层为M1-xRx+yFe12-yO19，其中0<x<1，0<y<12。借由上述技术方案，本专利技术稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体及其制备方法至少具有下列优点：不同的使用环境要求的M1-xRx+yFe12-yO19中三种金属的配比不同，采用本专利技术中的方法，可以仅用三种靶材，既可制备任意化学计量比的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体，可以节省实验或生产成本。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是中间体的结构示意图。图2是稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。本专利技术的一个实施例提出的一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其包括：选择基底，并清洗；根据M1-xRx+yFe12-yO19组成，选择M源、R源和Fe源靶材，根据实验或生产要求，计算出总厚度要求和成分要求,推算出前驱体配比、单层膜厚和多层膜周期数；在所述的基底上交替镀制膜层，得到中间体；其中，M为Ba、Sr或Pb，R为稀土元素；将所述的中间体热处理，得到稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体；其中，中间体的结构如图1所示，中间体包括基底1和膜层2；所述的膜层2包括至少一个单元膜层3，所述的单元膜层3包括M层、R层和Fe层。优选的，基底为耐高温材料，在500-1000℃范围内具有高温稳定性，为石英玻璃、蓝宝石或单晶硅。优选的，清洗包括：采用去离子水超声进行第一遍清洗，采用丙酮超声进行第二遍清洗，气体吹干，采用清洗用离子源处理基底表面。优选的，Fe源为Fe、FeO、Fe2O3或Fe3O4。优选的，M为Ba时，M源为Ba、BaO、BaCO3或BaF2；M为Sr时，M源为Sr、SrO、SrCO3或SrF2；M为Pb时，M源为Pb、PbO、PbCO3或PbF2。优选的，R源为稀土的单质、氧化物或碳酸盐。优选的，膜层中，M元素和Fe元素的摩尔比为1:13-2:11；R元素和M元素的摩尔比大于0:1，并小于1:1。优选的，Fe层的厚度为0.1-100nm。优选的，镀制膜层的方法为磁控溅射方法或离子束溅射方法。优选的，单元膜层的顺序可以为：M层-R层-Fe层，M层-Fe层-R层，R层-M层-Fe层，R层-Fe层-M层，Fe层-M层-R层或Fe层-R层-M层。优选的，热处理的温度为600-1000℃，热处理的时间为2-24h，热处理的氛围为大气氛围或氧气氛围。如图2所示，本专利技术的另一实施例提出一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体，由前述的方法制备而得，其包括：基底4；铁氧体膜层5，附着在所述的基底1上。优选的，铁氧体膜层为M1-xRx+yFe12-yO19，其中0<x<1，0<y<12。实施例1本专利技术的一个实施例提出的一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其包括：选择尺寸为25×25×2mm单晶Al2O3作为基底，用去离子水超声10min进行第一遍清洗，采用丙酮超声10min进行第二遍清洗，气体吹干，采用清洗用离子源处理基底表面5min；钡(Ba)源采用BaF2靶材，铁(Fe)源采用金属单质Fe靶,稀土钆(Gd)源采用金属单质Gd靶,目标产物的化学计量比为Ba0.9Gd0.2Fe11.9O19。在基底上按照BaF2-Gd-Fe顺序重复3次镀制膜层，得到中间体；其中膜层包括三个单元膜层，单层厚度以Fe膜为标准，Fe膜厚度为33.3nm，Ba源和Gd源以化学计量比匹配；将中间体在大气氛围下以10℃/min升温至850℃热处理5h，得到稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体。本专利技术的另一实施例提出一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体，由实施例1的方法制备而得，其包括：基底，为Al2O3；铁氧体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其特征在于，其包括：选择基底，并清洗；根据膜层设计，选择M源、R源和Fe源靶材，在所述的基底上交替镀制膜层，得到中间体；其中，M为Ba、Sr或Pb，R为稀土元素；将所述的中间体热处理，得到稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体；其中，所述的膜层包括至少一个单元膜层，所述的单元膜层包括M层、R层和Fe层。

【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其特征在于，其包括：选择基底，并清洗；根据膜层设计，选择M源、R源和Fe源靶材，在所述的基底上交替镀制膜层，得到中间体；其中，M为Ba、Sr或Pb，R为稀土元素；将所述的中间体热处理，得到稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体；其中，所述的膜层包括至少一个单元膜层，所述的单元膜层包括M层、R层和Fe层。2.根据权利要求1所述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其特征在于，所述的基底为耐高温材料，为石英玻璃、蓝宝石或单晶硅。3.根据权利要求1所述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其特征在于，所述的Fe源为Fe、FeO、Fe2O3或Fe3O4。4.根据权利要求1所述的稀土掺杂磁铅石型六角铁氧体的制备方法，其特征在于，所述的M为Ba时，M源为Ba、BaO、BaCO3或BaF2；所述的M为Sr时，M源为Sr、SrO、SrCO3或SrF2；所述的M为Pb时，M源为Pb、PbO、PbCO3或PbF2。5.根据权利要求1所述的稀土掺杂磁铅石型六...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳鹏，汪洪，刘静，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11